第5章 印制电路板设计初步
第五章 印制电路板
5.5 其他种类电路板
5.5.1 金属夹层电路板 金属夹层电路板由于具有金属夹层，因此能提供良好的 能提供良好的 热传导性、机械强度与电防护特性 热传导性、机械强度与电防护特性，对高操作温度的电 子元器件封装是理想的基板材，但是它有重量与价格高、 导孔制作较为困难、镀膜厚度不均匀时易发生卷屈等缺 点，这使得金属夹层电路板在微电子工业中使用的程度 不如以树脂玻璃纤维为基材的印制电路板。
Zr2O
3
系 数
价格
E-玻璃 （%） S-玻璃 （%） D-玻璃 （%）
15～ 25 ＜0.01 0～2 —
0～6 10～ 12 0～2 —
8～13
— ＜ 0.1 — —
5.8 4.5 2 3.9 5 3.7 8
1～5 5～10 10～ 20 30～ 40
＜0.01 0.10 18～ 21 — — —
材料种类 环氧树脂 硅胶树脂 聚亚硫胺 BT树脂 苯并环丁 烯 铁氟隆 聚脂类 丙烯树脂 氨基甲酸 脂
玻璃转移温度 （℃） 100～175 <−20 >260 >275 >350 NA 175 114 —
热膨胀系数 （ppm/℃） >20 >200 50 50 35～36 70～120 36 135 —
5.4.3 PCB基板制作的新技术 基板制作的新技术
（1）薄和超薄铜箔的采用。 ）薄和超薄铜箔的采用。 （2）小孔钻削技术。 ）小孔钻削技术。 （3）小孔金属化技术。 ）小孔金属化技术。 （4）深孔电镀技术。 ）深孔电镀技术。 （5）精细线条的图形刻蚀技术。 ）精细线条的图形刻蚀技术。 （6）真空层压技术。 ）真空层压技术。 （7）先进的表面涂复处理技术。 ）先进的表面涂复处理技术。
印制电路板设计初步
印制电路板设计初步印制电路板（Printed Circuit Board，简称PCB）是电子设备中最重要的组成部分之一，它提供了电子元件之间的连接和支持。
印制电路板的设计过程包括以下几个步骤：确定电路板的功能和规格、绘制电路原理图、布局设计、进行布线和进行电气规则检查。
下面将对印制电路板设计初步进行探讨。
首先，确定电路板的功能和规格是设计过程的第一步。
在这一步中，设计师需要了解电路板的使用环境和目标，明确电路板的功能需求、工作电压、工作频率、信号传输速率等关键参数。
通过这些参数的设定，有助于设计师在后续的工作中作出合适的选择和决策。
其次，绘制电路原理图是进行印制电路板设计的关键步骤之一、电路原理图是用符号和线条表示电路的连接和元件之间的关系。
设计师需要根据电路板的功能需求，将各个元件按照一定的规则连线，并标注电路参数和元件的型号等信息。
在绘制电路原理图的过程中，要保证电路的正确性和稳定性。
接下来是布局设计，布局设计是指将电路原理图转化为物理布局的过程。
在这一步中，设计师需要确定各个元件在电路板上的位置，考虑元件之间的间距、排列方式、布线的方向、信号传输的路径等因素。
一个良好的布局设计可以提高电路板的性能和可靠性，避免信号干扰和信号衰减等问题。
然后是进行布线，布线是将电路原理图上的线缆和元件连接起来的过程。
在进行布线之前，设计师需要进行元件的选型和引脚的定义，确定元件的布放位置。
然后，设计师根据布局设计的要求，进行线缆的布线，并进行必要的信号完整性和电气规则校验。
布线的目标是有效地传输信号，避免信号的串扰和延时问题。
最后，进行电气规则检查是印制电路板设计过程的最后一步。
设计师需要利用专业的电气规则检查工具，对电路板进行验证和检测。
这些工具可以检查电路板的布线是否符合设计规范，例如阻抗控制、信号完整性、电气间隔等。
通过电气规则检查，可以及时发现潜在的问题，并对设计进行优化。
综上所述，印制电路板设计初步包括确定功能和规格、绘制电路原理图、布局设计、进行布线和进行电气规则检查等步骤。
印制电路板设计初步
印制电路板设计初步印制电路板（Printed Circuit Board，简称PCB）是电子装置中的一种重要组成部分，它通过将电子元器件和电路连接起来，实现电流、信号和功率的传输与控制。
PCB设计是将电路原理图转化为实际的可供制造的电路板的过程，是电子产品开发过程中的关键环节。
本文将从PCB设计的基本原则、设计流程以及一些常见的设计技巧等方面进行初步介绍，旨在帮助初学者快速入门PCB设计。
一、PCB设计的基本原则1.简洁性：PCB设计应力求简单、紧凑、清晰，避免布线过于复杂，以减少信号传输时的损耗和干扰。
2.规则性：PCB设计应遵循一系列规范、标准和约束条件，如最小线宽、最小间距、层间规则等，以保证制造工艺的可实施性和可靠性。
3.可靠性：PCB设计应考虑元器件的稳定性、散热性以及外界环境条件对PCB的影响，以确保电路板的长期稳定运行和安全性。
4.可维护性：PCB设计应考虑到现场维护和维修的需要，使得电路板易于检修和更换部件，提高整个电子产品的维护效率。
二、PCB设计的流程1.原理图设计：根据电子产品的功能需求，利用专业的电子设计软件，绘制电路的原理图，包括元器件的连接、组合和信号流向等。
2.PCB尺寸和布局规划：根据原理图和电子产品外壳的尺寸要求，确定PCB的尺寸，并规划布局，包括元器件的摆放和整体线路的布线。
3.元器件选择和布局：根据原理图和电子产品的功能需求，选择合适的元器件，并将其放置在PCB上，考虑到元器件之间的互相影响和布线的便捷性。
4.连接线路设计：根据原理图和元器件的布局，进行连线的设计，遵循布线规则和原理图的连接要求，尽量减少线路长度、交叉和干扰。
5.路径优化和调整：通过电子设计软件的自动布线功能，进行路径的优化和调整，以确保电路的性能和稳定性。
6.电源和地线布线：为电路板提供合适的电源和地线，确保电源供电的稳定与可靠。
7.信号完整性分析和调整：对电路中的高速信号进行完整性分析，包括信号的传输延迟、串扰等情况，并做出相应的调整和优化。
印制电路板设计步骤和方法
印制电路板设计步骤和方法
印制电路板（PCB）的设计步骤和方法如下：
1. 确定电路板尺寸和布局：根据电路的功能和复杂度，确定电路板的尺寸和布局。
考虑电路板的形状、大小、接口位置等因素，以确保电路板能够满足实际应用需求。
2. 准备电路原理图：根据电路的功能和设计要求，画出电路原理图。
确保原理图正确无误，并经过仔细检查和验证。
3. 设计电路板布线图：根据电路原理图，设计电路板布线图。
确定导线的走向、宽度、间距等参数，并选择合适的元器件放置位置。
在布线过程中，要遵循电磁兼容性、抗干扰等原则，以确保电路性能稳定可靠。
4. 制作电路板：将设计好的电路板布线图制作成物理电路板。
这一步通常包括打印电路板图、制版、腐蚀、去膜等工序，最终得到实际的电路板。
5. 测试和调试：在制作好的电路板上进行测试和调试。
检查电路板的电气性能是否符合设计要求，并排除可能存在的故障和问题。
6. 优化和改进：根据测试和调试的结果，对电路板进行优化和改进。
对电路板进行重新设计和布线，以提高其性能和稳定性。
以上是印制电路板设计的基本步骤和方法。
在实际应用中，根据具体情况和需求，可以采用不同的设计方法和工具，以达到最佳的设计效果。
印制电路板(PCB)设计初步
根据电路的复杂性和实际需 求选择合适的层数，包括信 号层、电源层和接地层等。
01
02
在多层PCB中，应考虑层间 连接方式，包括通孔、埋孔 和盲孔等，以保证信号的连
续性和可靠性。
03
04
合理规划层的功能
在多层PCB中，应合理规划 每一层的功能，使得信号传 输、电源分配和接地保护等
方面得到有效的处理。
注意层间参数均衡
印制电路板(PCB)设计初步
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目 录
• PCB设计简介 • PCB设计软件介绍 • PCB设计基本原则 • PCB设计实践 • PCB设计优化 • PCB设计常见问题与解决方案
01
PCB设计简介
PCB的定义与作用
01
PCB是印制电路板的简称，是一 种用于实现电子元器件之间电气 连接的基板。
元件布局应遵循电路设计规则， 如信号流向、电源和地线等，以
确保电路性能和可靠性。
元件间距过小
元件间距过小可能导致焊接不良、 散热问题以及信号干扰等问题。
未考虑元件封装
在布局时，应充分考虑元件的封装 形式，确保元件能够正确安装和焊 接。
布线问题
布线不规范
布线应遵循一定的规则和标准， 如线宽、间距、层数等，以确保
避免环路和交叉
在布线时应尽量减少环路和交叉，以 减小电磁干扰和信号耦合的可能性。
考虑布线的方向和角度
在布线时应尽量保持线段的方向一致 和角度规整，以提高可读性和可维护 性。
合理使用过孔和跳线
在多层PCB中，应合理使用过孔和跳 线，以保证信号的连续性和可靠性。
层设计原则
根据需求选择层数
考虑层间连接方式
和可靠性。
考虑电磁兼容性
印制电路板ppt课件
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第5章 印制电路板
5.3 印制电路板的制造与检验 1. 印制板生产工艺流程
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第5章 印制电路板
3、印制电路板的质量检验 （1）目视检验 （2）连通性 （3）绝缘电阻 （4）可焊性 （5）镀层附着力
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第5章 印制电路板
印制电路板的手工制作
（1）剪板。
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第5章 印制电路板
印制导线形状
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第5章 印制电路板
印制板的设计步骤和方法
（1）选定印制板的材料、厚度和版面尺寸； （2）印制电路板坐标尺寸图的设计 ； （3）根据电原理绘制印制图草图 ； （4）绘制排版设计草图 。
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第5章 印制电路板
绘制印制图草图
线宽（mm） 0.5
I (A)
0.8
R (Ω/m)
0.7
1.0
1.5
2.0
1.0
1.3
1.9
0.41
0.31
0.25
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第5章 印制电路板
印制导线的间距
一般情况下，建议导线间距等于导线宽度，但 不小于1mm，否则浸焊就有困难。对微小型化 设备，最小导线间距就不小于0.4mm。导线间距 与焊接工艺、工作电压、分布电容有关。因此 导线间距的选择就要根据基板材料、工作环境、 分布电容大小等因素来确定。
第5章 印制电路板
第5章 印制电路板
5.1 印制电路概述； 5.2印制电路板的设计基础； 5.3印制电路板的制造与检验； 5.4印制电路CAD简介； 5.5印制电路的发展趋势。
第05章印制电路板的设计
•11．连接层（Connection）
该层用于显示元件、焊盘和过孔等对 象之间的电气连线。
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第05章印制电路板的设计
¿5.4.3 设置工作层面
设置方法可以执行菜单命令【Design】 /【Option】，出现【Document Option】 对话框，选择其中的【Layers】标签即可 进入工作层面设置对话框，如图5-7所示。
丝印层主要用于绘制元件的轮廓、放 置元件的编号或其他文本信息。
•7．钻孔层（Drill layer）
钻孔层主要是为制造电路板提供钻孔信息， 该层是自动计算的。Protel 99 SE提供Drill guide和Drill drawing两个钻孔层。
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第05章印制电路板的设计
•8．禁止布线层
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第05章印制电路板的设计
¿5.4.2 工作层面的类型
Protel 99 SE提供了若干不同类型的工作层 面，包括信号层（Signal layers）、内部 电源/接地层（Internal plane layers）、机 械 层 （ Mechanical layers ） 、 阻 焊 层 （ Solder mask layers ） 、 锡 膏 防 护 层 （ Paste mask layers ） 、 丝 印 层 （Silkscreen layers）、钻孔位置层（Drill Layers）和其他工作层面（Others）。
第05章印制电路板的设计
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第05章印制电路板的设计
二、利用原理图生成的网络表文件装入网 络表和元件。
生成网络表的方法，可以在原理图的设计 的工作环境下，执行菜单命令【Design】/ 【Create Netlist…】，可以看到随后会出 现网络表文件“*.net”。
印制电路板的设计和制作
良好的自我形象, 就有必要讲究仪容仪表。
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任务一 仪容修饰
良好的仪容仪表, 不仅能给人以端庄、大方、舒适的印象, 还 能体现个人的自尊自爱以及对他人的尊重和礼貌。
１. 仪容美的概念 仪容通常指人的容貌, 在个人整体形象中具有显著地位。 它
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任务一 仪容修饰
要使面部修饰美化达到最佳效果, 还要遵循以下几个方面的 原则。
１. 整体美 个人面部的干净与整洁, 与自我形象的优劣关系极大, 故要经
常保持面部的卫生清爽。 要做到保持仪容整洁, 注意脖颈、 耳朵及鼻孔、眼部、指甲等处的卫生。 男士应该每天刮胡须, 不可以胡子, 要经常修剪; 一般来说, 指甲的长度以不超过手指指尖的长度为宜, 平时要 注意清洗指甲缝以保持清洁卫生, 忌涂深色指甲油。
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任务一 仪容修饰
仪容美是外表美与内在美的统一, 是形式美与灵魂美的统一, 是增强自信心的有效手段, 是树立良好公众形象的基础。 注 重仪容美是尊重对方的需要, 而修饰仪容也就成为仪表的核 心内容, 是个人礼仪的基本规范。
个人端庄、良好的仪容和恰当的修饰, 既能体现自尊自爱, 又 能表示对他人的尊重和礼貌, 所以随着现代文明程度的提高, 人们对仪容礼仪越来越重视。 真正意义上的仪容美, 应当是 上述三个方面的高度统一。 忽略其中任何一个方面, 都会使 仪容美失之偏颇。 要做到仪容美, 必须高度注意仪容修饰。
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项目3 印制板检验
二、可焊性
可焊性是用来测量元器件连接到印制板上时，焊接对印制图 形的润湿能力，一般用润湿、半润湿、不润湿来表示。
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第5章 印制电路板设计初步 PCB编辑器内工具栏的位置也可移动,例如将鼠标 移到工具栏上的空白位置,按下鼠标左键不放,移动 鼠标器,即可调整工具栏位置.当工具栏移到工作区 内时,就会自动变成"工具窗";反之,将"工具窗" 移到工作区边框时又会自动变成工具栏. 在Protel99 SE PCB Protel99 PCB编辑器中,单击"Design"菜单 Design" 下的"Options…"命令,在"Options(选项)"标签窗口 内,选择英制(单位为mil)或公制(单位为mm)作为长度 计量单位,彼此之间的换算关系如下:
第5章 印制电路板设计初步 尽管单面板生产成本低,但单面板布线设计难度 最大,原因是只能在一个面上布线,布通率比双面板, 多面板低;可利用的电磁屏蔽手段也有限,电磁兼容 性指标不易达到要求.理论上,对于平面网孔电路, 在单面板上布线时,布通率为100%;对于非平面网孔 电路,在单面板上,无法通过印制导线连接的少量节 点可使用"飞线"连接,但飞线数目必须严格限制在 一定范围内,否则电路性能会下降.
第5章 印制电路板设计初步
5.2 Protel99 SE PCB的启动及界面认识
5.2.1 启动PCB编辑器 1.创建新的PCB文件 .创建新的 文件 在Protel99 SE状态下,可通过如下方式之一创建新 的PCB文件,进入PCB编辑状态: ● 任何时候,单击"File"菜单下的"New"命令, 在图1-6所示窗口内直接双击"PCB Document"(PCB文 档)文件图标,即可创建新的,空白的PCB文件,进入 印制板编辑状态,如图5-2所示.
第5章 印制电路板设计初步 单面板的结构如图5-1(a)所示,所用的覆铜板只有 一面敷铜箔,另一面空白,因而也只能在敷铜箔面上 制作导电图形.单面板上的导电图形主要包括固定, 连接元件引脚的焊盘和实现元件引脚互连的印制导线, 该面称为"焊锡面"——在Protel99/99 SE PCB编辑器 中被称为"Bottom"(底)层.没有铜膜的一面用于安放 元件,因此该面称为"元件面"——在Protel99 PCB编 辑器中被称为"Top"(顶)层.由于单面板结构简单,没 有过孔,生产成本低,因此,线路相对简单,工作频 率较低的电子产品,如收录机,电视机,计算机显示 器等电路板一般采用单面板.
第5章 印制电路板设计初步 使用聚四氟乙烯树脂粘结的玻璃布覆铜箔层压板称为覆 铜箔聚四氟乙烯玻璃布层压板.覆铜箔聚四氟乙烯玻璃布层 压板介电性能好(介质损耗小,介电常数低),耐高温(工作温 度范围宽),耐潮湿(可以在潮湿环境下使用),耐酸,碱(即 化学稳定性高),是制作高频,微波电子设备印制电路板的 理想材料,只是价格较高. 此外,对防火有特殊要求的电子设备,如计算机主机电 源,使用的印制板材料还必须具有阻燃或自熄性能. 覆铜箔层压板有时也简称为覆铜板,主要性能指标有基 板厚度,铜箔厚度,铜膜抗剥强度,翘曲度,介电常数,介 质损耗角正切等,常用纸质,玻璃布覆铜箔层压板厚度为 1.5～2.0 mm,铜箔厚度为35～50m.
第5章 印制电路板设计初步 使用环氧树脂粘结的纸质覆铜箔层压板称为覆铜 箔环氧纸质层压板.覆铜箔环氧纸质层压板的电气性 能和机械性能均比覆铜箔酚醛纸质层压板好,也主要 用作收音机,电视机以及其他低频电子设备的印制电 路板. 使用环氧树脂粘结的玻璃布覆铜箔层压板称为覆 铜箔环氧玻璃布层压板.这是目前使用最广泛的印制 电路板材料之一,它具有良好的电气和机械性能,耐 热,膨胀系数小,尺寸稳定,可在较高温度下使用, 可广泛用作各种电子设备,仪器的印制电路板.
第5章 印制电路板设计初步 5.2.2 PCB编辑器界面 Protel99 SE印制板编辑窗口如图5-2所示,菜单栏内包含 了 " File"( 文 件 ) , " Edit"( 编 辑 ) , " View"( 浏 览 ) , "Place"(放置),"Design"(设计),"Tools"(工具),"Auto Route"(自动布线)等,这些菜单命令的用途随后会逐一介绍. 与原理图编辑器相似,在印制板编辑,设计过程中,除 了可使用菜单命令操作外,PCB编辑器也将一系列常用的菜 单命令以工具"按钮"形式罗列在"工具栏"内,用鼠标单 击"工具栏"上的某一"工具"按钮,即可迅速执行相应的 操作,使用起来方便,快捷.PCB编辑器提供了主工具栏 (Main Toolbar),放置工具(Placement Tools)栏(窗).必要时可 通过"View"菜单下的"Toolbars"命令打开或关闭这些工具 栏(窗).缺省时这两个工具栏均处于打开状态.
第5章 印制电路板设计初步
图5-2 Protel99 SE PCB编辑器窗口
第5章 印制电路板设计初步 ● 通过上述方式创建的PCB文件没有自动生成印 制板的边框,只适用于创建非标准尺寸印制板.对于 标准规格印制板,如对于ISA,PCI总线扩展卡来说, 最好通过"Printed Circuit Board Wizard"(印制板向导) 创建标准尺寸的PCB文件,然后通过原理图编辑器窗 口内的"Update PCB…(更新PCB)"命令,把原理图中 元件封装图,电气连接直接装入PCB文件内. 有关通过"Printed Circuit Board Wizard"(印制电路 板向导)创建新PCB文件的操作过程在第6章中将做详细 介绍.
第5章 印制电路板设计初步
印印印地
过过 焊焊
字字字 坐坐 注坐注注 设设坐坐设设
元元 圆圆(从从从从) 圆圆(从从从从) 填填敷
粘粘 内设内内/地地地 敷敷敷
图5-3 放置工具栏内的工具
第5章 印制电路板设计初步 启动后,PCB编辑区内显示的栅格线是第二栅格 线,大小为1000mil(即1英寸),即25.4mm.在编辑 区下方列出了目前已打开的工作层和当前所处的工作 层. PCB浏览窗(Browse PCB)内显示的信息及按钮种类 与当前浏览对象有关,如图5-4所示,单击"Browse" 栏内的下拉按钮,即可选择相应的浏览对象,如 " Library"( 元 件 封 装 库 ) , " Components"( 元 件 ) , "Nets"(节点),"Net Classes"(节点组),"Component Classes"( 元 件 组 ) , " Violations"( 违 反 设 计 规 则 ) , "Rules"(设计规则)等.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第5章 印制电路板设计初步
图5-4 不同浏览对象对应的浏览窗
第5章 印制电路板设计初步 浏览对象的选择又与当前操作状态有关,例如在手工放置 元件封装图时,可选择"Library"(元件封装图库)作为浏览对 象 ( 如 图 5-2 所 示 ) ; 在 手 工 调 整 元 件 布 局 过 程 中 , 可 选 择 "Components"(元件)作为浏览对象;在手工调整布线过程中, 可选择"Nets"(节点)作为浏览对象;在元件组管理操作(如在 组内增加或删除元件)过程中,可选择"Component Classes"(元 件组)作为浏览对象;在节点组管理操作(如在组内增加或删除 节点)过程中,可选择"Net Classes"(节点组)作为浏览对象; 而在浏览,纠正设计错误时,可选择"Violations"(违反设计规 则)作为浏览对象.
第5章 印制电路板设计初步
安安元内安元元 元地过 元元元地 元元元 基基 敷铜铜 焊设 焊焊元
(a)
第5章 印制电路板设计初步
安安元内安元元 元地过 元元元地 元元元 敷铜铜 基基 敷铜铜 元元元过过 焊设
(b)
焊焊元
第5章 印制电路板设计初步
元元元 内内地 地地地 焊焊元 绝绝地
元元元元焊焊元地过 元元元印地元内内地元元元元元元过过 元元元印地元地地地元元元元元元过过 元元元印地元焊焊元印地元元元元元元过过 焊焊元印地元内内地元元元元元元过过 焊焊元印地元地地地元元元元元元过过
(c) 图5-1 单面,双面及多面印制电路板剖面
第5章 印制电路板设计初步 随着集成电路技术的不断发展,元器件集成度越来越 高,引脚数目迅速增加,电路图中元器件连接关系越来越 复杂.此外,器件工作频率也越来越高,双面板已不能满 足布线和电磁屏蔽要求,于是就出现了多层印制板.在多 层印制板中,导电层的数目一般为4,6,8,10等,例如在 四层板中,上,下面(层)是信号层(信号线布线层),在上, 下两层之间还有内电源层,内地线层,如图5-1(c)所示.在 多层印制板中,可充分利用电路板的多层结构解决电磁干 扰问题,提高了电路系统的可靠性.多层印制板可布线层 数多,走线方便,布通率高,连线短,印制板面积也较小 (印制导线占用面积小).目前,计算机设备,如主机板,内 存条,显示卡等均采用4或6层印制电路板.
第5章 印制电路板设计初步 双面板结构如图5-1(b)所示,基板的上,下两面均覆 盖铜箔.因此,上,下两面都可以印制导电图形.导电图 形中除了焊盘,印制导线外,还有用于使上,下两面导电 图形互连的"金属化过孔".在双面板中,元件也只能安 装在其中的一个面上,该面同样称为"元件面",另一面 称为"焊锡面".在双面板中,需要制作连接上,下面印 制导线的金属化过孔,生产工艺流程比单面板多,成本高. 但由于可以两面走线,因而布线相对容易,布通率高.借 助与地线相连的敷铜区即可较好地解决电磁干扰问题,因 此应用范围很广,多数电子产品,如VCD机,单片机控制 板等均采用双面板结构.